fÍsica - s3.amazonaws.com · (veja a figura abaixo) . ao sair da boca do cano da arma os...
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MARINHA DO BRASIL
DIRETORIA DE ENSINO DA MARINHA
PROCESSO SELETIVO DE ADMISSÃO À ESCOLA NAVAL (PSAEN/2006)
FÍSICA
2° DIA DE PROVA
INSTRUÇÕES GERAIS
1- A duração da prova será de 04 horas e não será prorrogado. Ao término da prova, entregue o cademo ao Fiscal, sem
desgrampear nenhuma folha;
2- Responda as questões utilizando caneta esferográfica azul ou preta. Não serão consideradas respostas e desenvolvimento
da questão a lápis. Confira o número de páginas de cada parte da prova;
3- Só comece a responder a prova ao ser dada a ordem para iniciá-la, interrompendo a sua execução no momento em que for
determinado;4- O candidato deverá preencher os campos:
- PROCESSO SELETIVO/CONCURSO; NOME DO CANDIDATO; NÚMERO DA INSCRIÇÃO e DV;
5- Iniciada a prova, não haverá mais esclarecimentos. O candidato somente poderá deixar o seu lugar, devidamente
autorizado pelo Supervisor/Fiscal, para se retirar definitivamente do recinto de prova ou, nos casos abaixo especifi-
cados, devidamente acompanhado por militar designado para esse fim: atendimento médico por pessoal designado pela
Marinha do Brasil; fazer uso de banheiro e casos de força maior, comprovados pela supervisão do certame, sem que aconteça
saída da área circunscrita para a realização da prova.
Em nenhum dos casos haverá prorrogação do tempo destinado à realização da prova e, em caso de retirada definitiva do
recinto de prova, esta será corrigida até onde foi solucionada;
6- A solução deve ser apresentada nas páginas destinadas a cada questão;
7- Não é permitida a consulta a livros, apontamentos ou a qualquer tipo de calculadora;
8- A prova não poderá conter qualquer marca identificadora ou assinatura, o que implicará na atribuição de nota zero;
9- Será eliminado sumariamente do processo seletivo e as suas provas não serão levadas em consideração, o candidato que:
a) der ou receber auxílio para a execução de qualquer prova;
b) utilizar-se de qualquer material não autorizado;
c) desrespeitar qualquer prescrição relativa à execução das provas;
d) escrever o nome ou introduzir marcas identificadoras noutro lugar que não o determinado para esse fim; e
e) cometer ato grave de indisciplina.
NÃO DESTACAR A PARTE INFERIOR
RUBRICA DO PROFESSOR ESCALA DE NOTA USO DA DEnsM
000 A 100
PROCESSO SELETIVO:o o
NOME DO CANDIDATO:
N° DA INSCRIÇAO DV ESCALA DE NOTA USO DA DEnsM
000 A 100
FÍSICA
1aQUESTÃO ( 25 pontos )
A figura abaixo mostra um bloco de massa M = 50 kg preso a um fio
ideal que tem sua outra extremidade presa a uma mola de constante
k = 38 N/m. No instante t = 0, quando o bloco é abandonado do ponto A
do plano inclinado de 30° com a horizontal, observa-se que a mola
está relaxada. O coeficiente de atrito cinético entre as
superfícies do bloco e do plano é 0, 40. Ao longo do seu percurso
sobre o plano inclinado, verifica-se que o fio arrebenta no
instante em que a aceleração do bloco é zero. Após percorrer o
trecho AB do plano, o corpo perde o contato com este e, dois
segundos após, atinge o ponto C, acoplando-se a um carrinho de
massa m = 8, O kg, que está em repouso sobre um plano horizontal.
Sabe-se que o bloco atinge o ponto B do plano inclinado com
velocidade de módulo igual a 5, O m/ s, que o carrinho é capaz de se
movimentar com atritos desprezíveis sobre o plano horizontal, que o
módulo da aceleração da gravidade é igual a 10 m/s2, que
sen 30° = 0, 50 , e que cos 30° = 0, 87.
a) Calcule o deslocamento vertical do bloco entre o instante t=0 e o
instante em que o fio se rompe. ( 8 pontos )
b) Calcule o comprimento do trecho AB. ( 7 pontos )
c) Calcule o deslocamento horizontal D do bloco, após a perda de
contato com o plano inclinado, considerando que o sistema
carrinho+bloco deslocou durante 4, 0 segundos após o acoplamento.
( 7 pontos )
d) Esboce o vetor força que o bloco faz sobre o plano e calcule o
quadrado de seu módulo. ( 3 pontos )
M
A t= 0
30° ( ,
PSAEN-2006 1 de 12 Prova de Física
2aQUESTÄO (25 pontos )
Uma arma dispara uma rajada de tiros na horizontal com projéteis de
latão de 10,0 gramas. Os projéteis saem da boca do cano da arma com
vo= 600m/ s e à temperatura de 80,0°C. A boca do cano da arma está
encostada em uma das faces de menor área de um tanque especial no
formato de um paralelepípedo que possui 10, Om de comprimento, 0, 40m
de largura e 1, 00 m de altura, contendo água à temperatura de 20, 0°C
(veja a figura abaixo) . Ao sair da boca do cano da arma os
projéteis entram no tanque, por meio de uma abertura especial que
impede a saída da água, em uma direção perpendicular à face na qual
se encontra encostada.Desconsidere desvios de trajetória e o efeito
da força peso.
Considere os seguintes dados: paqua = 1, 00kg/m3; ciatso=4, 00x102J/kg.K;
c agua = 4, 00x103 J/kg.K e Io = 10~" W/m2
a) Calcule a menor força média (em newtons) necessária para fazer
parar cada projétil antes deste atingir a parede do tanque.
( 5 pontos )
b) A arma automática possui uma mola de 25, 0 cm de comprimento que
reduz seu comprimento original a sua quinta parte toda vez que um
tiro é produzido. Considerando que apenas a décima parte da energia
cinética do projétil, quando este deixa a arma, é usada na
compressão, calcule a constante elástica da mola. Despreze os
atritos. ( 5 pontos )
c) Calcule a quantidade mínima de tiros (projéteis) para elevar a
temperatura da água para 30,0°C, sendo essa a temperatura de
equilibrio do sistema, admitindo que cada projétil pare na parede
situada a 10,0m da boca do cano ( sem se chocar com a mesma ) e que
toda a energia inicial possa ser transformada em calor. ( 8 pontos )
d) Verifica-se que o nível sonoro resultante do som de um tiro é de
110dB a uma certa distância da mesma. Se um abafador de ruídos
reduzir o nível sonoro para 40, O dB à mesma distância, calcule a
razão entre as potências da fonte sonora (resultante da produção do
tiro) com o abafador e sem o abafador. Considere o tiro como uma
fonte sonora isotrópica.(7 pontos)
PSAEN-2006 4 de 12 Prova de Física
3aQUESTÃO (25 pontos )
Um condutor retilíneo AB, de comprimento igual a 2, O m e massa
desprezível, está imerso em um campo magnético uniforme de módulo
igual a 1, O tesla e sustentado por duas molas condutoras idênticas
ideais de constante elástica igual a 0,10kN/m, como indica a figura
abaixo. Uma haste rígida e isolante, de massa desprezível, tem uma
extremidade presa ao condutor e a outra a um cubo maciço de aresta
igual a 10 cm, densidade igual a 0,90.103 kg/m3 e que flutua num
líquido de densidade igual a 2,0.103 kg/m3. Verifica-se que quando
a chave K está aberta nenhuma força é exercida pela haste sobre o
cubo. No circuito elétrico temos um capacitor plano e de placas
paralelas, de capacitância igual a 7, O µ F e separação entre as
placas de 2, O mm. Sabe-se que o conjunto molas+condutor possui
resistência elétrica total de 12 O e que o módulo da aceleração da
gravidade é 10 m/ s2. Com a chave K fechada e o capacitor
completamente carregado, calcule
a)a corrente que passa pelo resistor de 5,00; (10 pontos)
b) o campo elétrico no interior do capacitor; e ( 5 pontos )
c)o volume total imerso do cubo.(10 pontos)
K 60V/ | |
50 100
20 40 M M
7µF60
20 20
40 80 m W40 60
k k
• A• • • • • • • • • B•
PSAEN-2006 6 de 12 Prova de Física
4aQUESTÄO ( 15 pontos )
Uma determinada máquina térmica recebe 1, 25.103 J de um reservatórioa 193° C. O trabalho fornecido pela máquina é usado para mover
isobaricamente, a uma pressão de 2, 00.105 N/m2, o pistão de um
recipiente cilíndrico que contém 12, O mols de um gás idealmonoatômico. O volume deste gás sofre uma variação de 1,00.10-3 m3
no interior do cilindro, havendo uma rejeição de calor para um
reservatório frio. Sabe-se que o rendimento dessa máquina é ametade do rendimento de uma máquina de Carnot operando entre os
mesmos reservatórios e que R = 8,31 J/mol.K . Calcule
a) a temperatura do reservatório frio; e ( 8 pontos )
b) a variação de entropia, em cada ciclo, do sistema (gás) e dos
reservatórios.(7 pontos)
SOLUÇÃO DA 4 a QUESTÃO
PSAEN-2006 9 de 12 Prova de Física
SaQUESTÄO ( 10 pontos )
Uma fonte emite sinal sonoro que se propaga à velocidade de 340m/ s
no ar. Considere o ar em repouso. Parte do sinal segue diretamente
até o detector situado a 80,0 m da fonte enquanto outra parte segue
até um anteparo situado a 60,0 m, sofrendo então uma mudança de
direção e seguindo para o detector, havendo assim interferência.
a) Calcule a menor freqüência audível do som para que o sinal sonoro
tenha intensidade máxima no detector.(5 pontos)
b) Considere agora somente a fonte e o anteparo, com a fonte
continuando em repouso e o anteparo se deslocando para direita com
velocidade de 108 km/h, calcule a variação relativa de freqüência
do sinal sonoro que chega no anteparo. A freqüência detectada
no anteparo seria maior ou menor do que a da fonte? (Justifique)
( 5 pontos )
Fon e N Anteparo
Detector
PSAEN-2006 11 de 12 Prova de Física